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Lagerstätten

Carbonatit
Carbonatit

Barium-Strontium Carbonatit mit radialstrahligem Ägirin; Fundort: Murun Alkaligesteins-komplex, Aldan-Schild, Sibirien,; Russland

Peter Seroka


Carbonatite- und Phoscorite




Carbonatite

Carbonatite sind im Prinzip "magmatische carbonatische Gesteine", d.h. plutonische oder vulkanische Gesteine aus dem Oberen Erdmantel, welche mehr als 50% Carbonate enthalten. Diese Gesteine hängen mit der Entwicklung und Zusammensetzung des Oberen Mantels zusammen, wenngleich sie vergleichsweise selten und nicht sehr voluminös sind. Im allgemeinen liegt der Anteil von Carbonatmineralien bei 70 bis 90 %, die vor allem als Calcium und CO2 in der Summenformel vertreten sind. Hauptmineralien sind gewöhnlich Calcit, Dolomit, Ankerit sowie Siderit. Daneben kommen auch silikatische Minerale (Forsterit, Melilith, Diopsid, Ägirin, Wollastonit, Alkali-Amphibole, Phlogopit, Titanit, Zirkon, Alkalifeldspate, Oxide (Magnetit, Ilmenit, Rutil, Perowskit, Pyrochlor) sowie Apatite vor.


Die verschiedenen Carbonatit-Arten sind:

  • Calcit-Carbonatite (feinkörnig: Alvikit; grobkörnig: Sövit )
  • Dolomit-Carbonatite (Beforsit, Rauhaugit)
  • Ferrokarbonatit: (Ankerit oder Siderit als Hauptmineral)
  • Magnesio-Carbonatite
  • Strontio-Carbonatite
  • Barium-Strontium-Carbonatite (Hauptminerale sind Natrium-, Kalium-, Kalzium-carbonatite)
  • Natro-Carbonatite

Sövit
Sövit

Sövit (Calciocarbonatit) aus Calcit, Niocalit, Pyrochlor und REE;
Oka, Quebec, Canada

James St. John
Sövit
Sövit

Sövit (Calciocarbonatit) aus Calcit, Perovskit, Latrappit, Thorit und REE

James St. John

Carbonatite sind meist intrusive subvulkanische oder flache plutonische (oft ringförmige) Komplexe; sie bilden Gänge und Schlieren und unterlagern nephelinitische Laven und Pyroklastika. Sie sind vornehmlich mit Alkaligesteinen vergesellschaftet.

Am häufigsten sind die Carbonatite mit Nephelinsyeniten und Ijolithen in ringförmigen Alkaligesteinsintrusionen vergesellschaftet. (Ringkomplexe sind ringförmige Anordnungen innerer Strukturen von Plutonen, welche aus mehreren Intrusionen bestehen). Im Nebengestein solcher Ringkomplexe finden sich charakteristische konzentrische Zonen von Fenit-Abfolgen, d.h. metasomatische (pneumatolytisch-hydrothermal), tw. gealterte Gesteine, welche gewöhnlich mit Carbonatiten, Ijolithen und gelegentlich mit Nephelinsyeniten, peralkalinen Graniten (bestehend aus Alkalifeldspat, Na-Pyroxenen und/oder Alkaliamphibolen), Gneisen und Migmatiten auftreten. Einige Fenit-Varietäten sind monomineralische Alkalifeldspatgesteine, resp. Perthite. Zu den bekanntesten Ringkomplexen gehören das Oslo-Gebiet in Norwegen (Granit-Alkalisyenitkomplex), das ostafrikanisches Rift (Alkalisyenit-Ringkomplexe mit, bzw. ohne Carbonatite) und Murun in Sibirien (Alkalisyenit-Carbonatit-Ringkomplex).

Die intrusiven Carbonatite wurden in der Erdkruste durch relativ langsam abkühlendes Magma gebildet; die extrusiven bildeten sich durch relativ schnell abkühlende Lava. Carbonatite sind - meist exklusiv - mit plattentektonischen Prozessen, wie z.Bsp. der Kontinentaldrift, assoziiert. Die Mehrheit aller Carbonatite sind proterozoisch oder phanerozoisch, d.h., vor etwa 540 Ma am Ende des Präkambriums und zu Beginn des Paläozoikums entstanden. Es hat den Anschein, dass während der gesamten Erdgeschichte , vom Archaikum bis heute, die carbonatitischen magmatischen Aktivitäten ständig zugenommen haben.

Carbonatite stellen eine der am wenigsten verbreiteten Gesteinsarten dar. Sie kommen meist streng lokal begrenzt in nur wenige Quadratkilometer großen Arealen vor. Ihr Vorkommen ist vornehmlich mit Hot-Spot-Vulkanismus und den zugehörigen kontinentalen Riftsystemen verbunden. Daher ist Afrika, mit seinem Ostafrikanischen Grabenbruch, der Kontinent mit der höchsten Konzentration an Karbonatitkomplexen. Der Ol Doinyo Lengai ist der einzige aktive Vulkan, der Karbonatitlava direkt eruptiert. Es gibt aber auch Karbonatitkomplexe im St.-Lorenz-Strom-Graben, auf der Kykladeninsel Anafi und im Oberrheingraben (Kaiserstuhl). Es gibt unzählige Carbonatit-Intrusivkomplexe im und entlang des afrikanischen Rift-Valley. (Natro-Carbonatit jedoch ist nur vom Vulkan Oldoinyo Lengai in Tansania bekannt). Interessante Mineralisationen findet man im Carbonatit- Phoscorit-Komplex in Kovdor auf der Kola-Halbinsel in Russland. Desweietren eine sehr große Anzahl von Carbonatit-Komplexe in Sibirien. (Quelle: Wikipedia: Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar)


Carbonatit
Carbonatit

Barium-Strontium Carbonatit mit radialstrahligem Ägirin; Fundort: Murun Alkaligesteins-komplex, Aldan-Schild, Sibirien,; Russland

Peter Seroka
Fenitartige Metasomatose
Fenitartige Metasomatose

Roedbergit (Rödbergit) - ein gealterter Carbonatit aus rotgefärbtem Hämatit, granularem Calcit, Dolomit und manchmal Ankerit; Fundort: Eisengrube Fen, Fen-Carbonatit-Komplex, Nordsjo, Norwegen

Peter Seroka
Carbonatit mit Koppit etc.
Carbonatit mit Koppit etc.

Badberg, Kaiserstuhl, Baden-Württemb. L:6,5cm.

Doc Diether

Carbonatit-Lagerstätten

Carbonatite sind wertvolle Lagerstätten für Seltene Erden; es sind weltweit etwa 550 REE-reiche Carbonatit-Komplexe bekannt.

Die größte bekannte Anreicherung von REE-Mineralen der Welt ist an Carbonatit-Gänge und kalireiche Intrusionen gebunden, und findet sich in der Lagerstätte Mountain Pass in Kalifornien. Die wichtigsten Erzminerale sind Bastnäsit-(Ce) und Parisit-(Ce). Bis 1989 war Mountain Pass die bedeutendste Quelle von Lanthanidenerzen.

Möglicherweise auch zu den Carbonatiten gehört die weltweit bedeutendste Lagerstätte für Seltene Erden (und Fluorit), der Eisenerz-Komplex von Bayan Obo in der Inneren Mongolei in China, der mindestens 48 mio to REO enthält. Der USGS (US Geological Service) klassifizierte die Lagerstätte als Carbonatit, KANAZAWA und KAMITANI (2006) ein paar Jahre später als hydrothermal überprägtes Eisenoxid. Die Eisenerze dort enthalten große Mengen Bastnäsit-(Ce) und Monazit-(Ce), allerdings weiß anscheinend keiner so recht, woher die Mineralien kommen. Ein hydrothermaler Ursprung würde auf ungewöhnliche Bedingungen dort hindeuten, denn diese Lagerstätten sind anderswo klein und rar.

Weitere potentiell bedeutende REE-reiche Carbonatit-Lagerstätten sind Weishan und Miaoya in China, Mushgai-Khudag in der Mongolei, Seis Lagos in Brasilien, Kangankunde in Malawi, auf der Halbinsel Kola in Russland, Kvanefjeld im Ilimaussaq-Intrusivkomplex in Grönland, Goeland in Canada, Bear Lodge in den USA, Kizilkaören in der Türkei, Chadobets in Russland und Lai Chau in Vietnam. Auch Mt. Weld in Australien, ein Komplex lateritischer Carbonate, gehört zu den weltgrößten Lagerstätten.


Carbonatit- und Phoscorit-Lagerstätte Phalaborwa in Südafrika

Phalaborwa Mine
Phalaborwa Mine

Der Phalaborwa Mine in der Limpopo-Provinz in Südafrika; 1987

Wolfgang Hampel

Phoscorit (Foskorit) ist abgeleitet vom Namen der Phosphat Development Corporation (FOSKOR) und bezeichnet ultramafische plutonische Magnetit-Olivin-Apatitgesteine, welche gewöhnlich mit Carbonatiten assoziiert sind und zwischen spätem Archaikum (vor 2.6 Ga) und Paläozoikum (ca. vor 600 bis 435 Ma) in Form von drei Eruptionsschloten intrudiert wurden. Sie sind Zeugnisse von Erdmantel und Erdkrusten-Prozessen und sind mit den verschiedensten Erzen vergesellschaftet.

Im Tagebau von Phalaborwa in Südafrika wurde von 1956 bis 2002 Carbonatite und Phoscorite auf Kupfer abgebaut; seit 2002 findet der Abbau untertage statt. Nebenprodukte sind u.a. Magnetit, Gold, Silber, PGE und Uran. Innerhalb desselben Alkaligesteinskomplexes liegt außerdem die weltgrößte magmatische Phosphat- und Vermiculit-Lagerstätte. Dort wurde apatitreicher Pyroxenit abgebaut. (Ähnliche Carbonatit-Alkali-Gesteinskomplexe finden sich auch in den Lagerstätten von > Kovdor in Russland. Auch dort ist Apatit das wichtigste Phosphatmineral.)


Apatit-, Phlogopit-, Vermiculit-, Magnetit-Lagerstätte Kovdor in Russland

Die Stadt Kovdor und das Kovdor-Massiv liegen im russischen Lappland; ca. 200 km SW von Murmansk und ca. 150 km W von Apatity, etwa 20 km nahe der Grenze zu Finnland. Die Lagerstätte Kovdor wird bis auf 330 m Teufe im offenen Tagebau auf Apatit-Staffelit-Magnetit und Apatit-Karbonaterze abgebaut (Kowdorskij obogatiltelnyi kombinat, KOK), verbunden mit einem Anreicherungsbetrieb für Apatit-Magnetit-Zirkonerze. Kovdor ist zudem die weltgrößte Vermiculit-Phlogopit-Lagerstätte (Kombinat Kovdorsljuda). Aufgrund immer noch fehlender Aufbereitungstechnologien werden gewaltige Mengen Apatit-Silikat- und Karbonaterz auf Halden gelagert. Die Kovdor Mining Co. hatte zeitweise bis zu 6.000 Personen beschäftigt

Alkaligesteins-Carbonatitkomplex Kovdor in Karelien, Russland
Alkaligesteins-Carbonatitkomplex Kovdor in Karelien, Russland

Magmatogene Carbonatit-Lagerstätte; Grube Zheleznyi - Magnetit-(und Phlogopit)-
tagebau, Kovdor Massif, Kola-Halbinsel, Murmanskaja Oblast, Russland

Collector
Phoscorit
Phoscorit

Phoscorit mit Diopsid und Magnetit;
Tagebau Zheleznyi, Kovdor, Murmansk,;
Kola-Halbinsel, Russland

Maurice de Graaf

Kovdor ist ein Komplex von sieben Lagerstätten

  • Baddeleyit-Apatit-Magnetit-Lagerstätte (Entdeckt 1923; ab 1962 erste Konzentrat-Aufbereitungsanlage, bis 1975 nur Abbau von Magnetit. Das Konzentrat wurde in Cherepovets geschmolzen).
  • Apatithaltige Calcit-Carbonatit-Lagerstätte unterhalb der Apatit-Staffelit-Lagerstätte; Explorationsarbeiten
  • Phlogopit-Lagerstätte (Entdeckt 1960, erster Abbau 1965. 1970 wurden 5.000t Phlogopit abgebaut und aufbereitet. Die Kovdor-Phlogopitlagerstätte ist die größte der Welt)
  • Vermiculit-Lagerstätte innerhalb des Phlogopitkomplexes; Abbau seit 1966
  • Francolit-Lagerstätte. Erstreckt sich ca. 3km entlang der südlichen und südwestlichen Zone des Eisenerzkomplexes. Das Erz wird von der KOK-Minengesellschaft abgebaut (wesentlich Francolit per se und hydroglimmeriger Francolit). Die wichtigsten vorkommenden Mineralien sind: Carbonat-Fluorapatit, Magnetit und Vermiculit
  • Apatit-Carbonat-Lagerstätte und Carbonatite (Yona-Kovdor Carbonatit-Lagerstätte). Ein Ringkomplex im SW-Teil des Massivs. Mehr als 90% der Lagerstätte besteht aus Apatit-calcitischem Carbonatit, welcher Magnetit, Phlogopit, Forsterit, Tetraferrophlogopit und akzessorisch Pyrochlor sowie dolomitische und dolomitisch-calcitische Carbonatite enthält.
  • Olivin-Lagerstätte (Bisher kein Abbau)

Apatit-Lagerstätte Jacupiranga in Brasilien

Lagerstätte Jacupiranga
Lagerstätte Jacupiranga

Die Lagerstätte Jacupiranga bei Cajati im Bundesstaat Sao Paulo in Brasilien.

Prefeitura de Cajati
Phoscorit
Phoscorit

Weißer Carbonatit, schwarzer Magnetit, grüner Forsterit;
Jacupiranga, Sao Paulo

Enrico Zimbres

Jacupiranga ist eine Stadt im Süden des Bundesstaates São Paulo, Brasilien, benachbart zur Stadt Cajati. Der Carbonatit-Komplex Jacupiranga ist eine ovale Intrusion von ca. 65 km2 in präkambrische fenitisierte und nephelinisierte Glimmerschiefer und Granodiorite. Der zentrale Teil der nördlichen Hälfte des Komplexes besteht aus Peridotit aus tw. serpentinisiertem Olivin, welcher sich ausweitet in pyroxenreiche Gesteine und dann in eine Ijolit-Jacupirangit-Serie. Im Zentrum der südlichen Häfte des Komplexes liegt ein fast vertikaler subvulkanischer Carbonatitpropfen, umgeben von Ti-Augit- und Magnetit-Jacupirangiten.

Neben den Carbonatitbestandteilen Calcit und Dolomit enthält der Komplex Apatit, Magnetit, Olivin, Phlogopit und Eisensulfide. Die Residuallagerstätte wurde bereits von 1943 bis 1969 abgebaut; seit v1970 jedoch wird Apatit direkt aus dem Carbonatit gefördert. Die Förderung lag bei ca. 400.000 t p.a., die Reserven liegen bei 70 mio t.


Flussspat-Lagerstätte Okorusu in Namibia

Okorusu
Okorusu

Blick in den Tagebau; Okorusu, Otjiwarongo District, Region Otjozondjupa, Namibia

Jürgen Tron
Luftbild des Komplexes
Luftbild des Komplexes

Okorusu, Otjiwarongo District, Region Otjozondjupa, Namibia; Stand Februar 2008

Jürgen Tron
Fluorit in situ
Fluorit in situ

Okorusu, Otjiwarongo District, Region Otjozondjupa, Namibia

Jürgen Tron

Ca. 50 km N von Otjiwarongo (Farmen Marburg und Belvedere). Die Okorusu Mine liegt in Nordzentral-Namibia, genauer an den Grenzen vom Otjiwarongo- und vom Grootfontein-Distrikt (ca. 50 km nördlich des Ortes Otjiwarongo).Sie ist die größte Flussspatlagerstätte Namibias (in welcher neben Flussspat auch Eisenerz abgebaut wurde (Limonit und Hämatit)).

Okoruso ist eine große Verdrängungslagerstätte, in welcher neben Flussspat auch auf Eisenerz (Limonit und Hämatit) abgebaut wurde. In Okorusu ist der Flussspat schon seit der deutschen Kolonialzeit bekannt. Der erste Abbau erfolgte in den 1920er Jahren in nur zwei kleinen Stollen. Die südafrikanische Firma ISCOR kaufte die Mine Ende des Zweiten Weltkriegs; päter wurde das gesamte Gebiet erkundet. Bis 1955 wurden 200.000 Tonnen Flußspat abgebaut. Der Abbau kam zum Erliegen, als in Südafrika neue Vorkommen entdeckt wurden, obwohl die Reserven von Okorusu auf mehrere Mio t geschätzt wurden. 1972 wurde die Mine von der Firma Bethlehem Steel verwaltet; im Jahr 1988 nahm die Firma Okorusu Fluorspar Limited (ISCOR Ltd. mit 26% beteiligt) den Betrieb in Okorusu wieder auf, seit 1997 gehört die Lagerstätte der europäischen Solvay-Gruppe. Mit einer Jahresförderung von mehr als 130.000 t Flussspat gehört Okorusu zu den großen Flussspat-Lagerstätten der Welt.

Geologie und Lagerstätte

Metasomatisch gealterte Alkaligesteine, wesentlich Hortonolit-Monzonit-Syenite, Foyait, Urtit, Tinguait, Bostonit, und magnetitführende Carbonatite, welche in Quarzit, Schiefer und Dolomit intrudiert sind, sowie Sedimente. Es gibt auffallende genetische Analogien zur Lithologie und zu den Flussspatvorkommen von Santa Catarina, Brasilien (mesozoische Riftbildung im Kontinent Gondwana) Die Lagerstätte ist Teil eines Alkali-Carbonatit Ring-Dyke-Komplexes, in welchem Fluorit den pegmatitischen Carbonatit verdrängt hat. Der frühcretazäische Alkaligesteinskomplex (Sövit) intrudierte spätkambrische Damara-Serien (Quarzite, Marmor, Biotitschiefer). Die metasedimentären Gesteine in der Nachbarschaft zur Intrusion wurden fenitisiert (Alkali-Pyroxen-Fenite). Der Fluorit verdrängt auch die Wirtsgesteine (Marmor und Biotitschiefer). REE-Minerale mit einer signifikanten Menge HREE treten in Beforsit-Carbonatit-Dykes und in Carbonat-Fluorithaltigen Metasomatiten auf.

Die Lagerstätten bestehen aus drei Erzkörpern (A, B und C) unterschiedlicher Form und Größe. Die Vorräte des Erzkörpers A werden auf mehr als 2,0 Mio. t mit mehr als 60% CaF2 geschätzt. Am Kontakt zum Nebengestein tritt tw. Magnetit auf. Für keinen der drei Erzkörper ist in der Teufe ein Ende der Flußspatführung bekannt.

Flussspat kommt in Okorusu unterschiedlich vor. Zum einen körnig, vor allem in einem Feldspat-Limonit-Calcit-Gestein, sowie als Gangfüllung und in Brekzien. In Kontakten zur Carbonatitüberlagerung weist der Erzkörper zahlreiche Hohlräume auf, in welchen sich unzählige, prächtige Fluoritstufen finden und zu Sammlerzwecken auf den Weltmarkt gelangen. Der Fluorit ist nicht selten mit Goethit oder Calcit verwachsen. Paragenetisch treten auf: Calcit, Baryt, Quarz, Apatit, Goethit, Limonit, Psilomelan, Pyrit, Ti-Magnetit u.a.

Der Flussspat wird durch Bohren und Sprengen im offenen Tagebau abgebaut, zerkleinert, entschlämmt und anschließend das Konzentrat durch Flotationsprozesse angereichert und eingedickt. Das Konzentrat gelangt per Bahn nach Walvisbay und wird per Schiff nach Übersee exportiert.


REE-Lagerstätte Mountain Pass Mine in Kalifornien

REE - Verteilung Mountain Pass
REE - Verteilung Mountain Pass

Verteilung der REE in der Lagerstätte Mountain Pass;
Quelle: Haxel, G.B., Hedrick, J.B., Orris, G.J., 2002; Rare Earth Elements - Critical Resources for High Technology; IUGS Fact Sheet 087-02

USGS
Mountain Pass Mine
Mountain Pass Mine

San Bernardino County, California, USA.

Plazak

Mountain Pass ist eine REE-Lagerstätte im Clark Mountain Sub-District in der Clark Mountain Range, Ivanpah District im San Bernardino County in Kalifornien; nahe der Grenze zum Bundesstaat Nevada. Sie liegt am Interstate Highway 15, etwa 80 km SW von Las Vegas.

Mountain Pass ist ein Carbonatitkomplex, welcher in präkambrische Biotit-Granat-Sillimanit-Hornblende-Gneise, Biotit-Granit-Gneise, Granit-Gneise und Schiefer intrudierte. Der Komplex besteht aus acht 100 bis 200 m langen Phakolithen fenitisierter und hämatitisierter alkalischer Gesteine Shonkinite, Syenite und Carbonatiten sowie etwa 200 NW-streichender Carbonatit-Dikes.

Die Lagerstätte Mountain Pass ist eine der weltgrößten REE-Lagerstätten, welche an die oben erwähnten Carbonatit-Phakolithe und kalireiche Intrusionen gebunden ist. Das Erz der Mine, welches hauptsächlich aus Bastnäsit-(Ce) und teilweise auch aus Monazit-(Ce) besteht, enthält Cer (49%), Lanthan (33%), Neodym (12.5%), Praseodym (4%), Samarium (1%), Europium und andere HREE.

Der Karbonatit-Komplex wurde in den 1950er Jahren fast durch Zufall entdeckt, als zwei Schürfer mit einem geliehenen Geigerzähler eine Stätte fanden, an der sie radioaktives Uran vermuteten. Erzproben ergaben jedoch Bastnäsit. Im angrenzenden Gebiet wurde eine viel größere Lagerstätte von nicht-radioaktivem Bastnäsit gefunden. Einer der Schürfer, ein Metallurge bei Moly Corp., drängte das Unternehmen zur Akquisition des Geländes. Molycorp entwickelte während der nächsten zwanzig Jahre den Markt für Elemente der Seltenen Erden.

Die Mine wurde 2002 stillgelegt, nachdem sich Umweltauflagen nach einem schweren Unfall im Jahr 1998 nicht rentabel umsetzen ließen. Damals war rund eine Mrd Liter an radioaktiv und chemisch belasteten Abwässern aus undichten Auffangbecken in einen ausgetrockneten Salzsee am Rand der Mojave National Preserve östlich der Mine abgelaufen. (Quelle: Wikipedia: Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar)

Bis zur Schließung im Jahr 2002 gehörte der seit den 1950er Jahren aktive, ca. 22 ha große Tagebau Mountain Pass zu den weltgrößten Vorkommen Seltener Erden, wesentlich in Form des Minerals Bastnäsit-(Ce). Der Besitzer der Mine ist das US-Unternehmen Molycorp, Inc.


REE-Lagerstätte Bayan Obo in der Inneren Mongolei, China

REE-Lagerstätte Bayan Obo
REE-Lagerstätte Bayan Obo

Die weltgrößte REE-Lagerstätte Bayan Obo in der Inneren Mongolei, China

NASA

Die polymetallische-polygene Lagerstätte Bayan Obo (Bayun-Obo; Baiyunebo) liegt in der Präfektur Baotou in der Autonomen Region Innere Mongolei in Nord-China (Di Zhi Dao, Bai Yun E Bo Kuang Qu (Baiyun'ebo), Bao Tou Shi, Nei Meng Gu Zi Zhi Qu). Die supergroße Lagerstätte wurde 1927 als Eisenerzvorkommen entdeckt; die Seltenen Erden entdeckte man 1936 und die Nb-haltigen Erze in den späten 1950er Jahren.

Bayan Obo ist nicht nur das größte Eisenerzvorkommen Chinas mit mehr als einer Mrd to Reserven; die Reserven an Erzen der Seltenen Erden (REE-Gehalt 3 - 5,4%) übersteigen 40 mio to, was aktuell etwa 70% aller Weltreserven der aktiv abgebauten REE bedeutet(1). Die weltweit größten und reichen Lagerstätten von Seltenen Erden werden unweit N von Bayan Kuang (Baiyunkuang (???? "Reiche Mine"; Báiyún Kuàng Qu), einem Stadtbezirk des Verwaltungsgebietes der bezirksfreien Stadt Baotou im Tagebau abgebaut.


Geologie

Die Lagerstätten von Bayan Obo liegen in einer E-W-tendierenden mesoproterozoischen Riftzone (vor 1,6 - 1,9 Mrd Jahren) entlang der N-Marge des Sino-Koreanischen Kratons. Die lithostrato- graphischen Einheiten sind metamorphe Gesteine des Oberen Proterozoikums (Quarzite, Schiefer, Dolomit, Calcit und Dolomit-Calcit-Carbonatite), wobei die letztere Schicht die wichtigste ist. Die Erzkörper sind stratiform, linsenförmig, mit massiven Zonen, Bändern, Schichten, Gängen und Disseminationen (eingesprengt). Das Sm-Nd-Monazit-Synchronalter für Bastnäsit und Riebeckit ist 1,2 bis 1,3 Mrd Jahre; wohingegen das Th-Pb und Sm-Nd-Alter der Ba-REE-Carbonate und Aeschynit-(Ce) zwischen 474 - 402 mya liegt.

Bayan Obo
Bayan Obo

Teilansicht des Abbaus.

Asian Mineral Resources
Bayan Obo
Bayan Obo

Offener Tagebau

Cheng Tao

Seit der Entdeckung des Haupt-Erzkörpers im Jahr 1927 wurden in den nunmehr 80 Jahren zahlreiche Studien zur Genese, zur Mineralisierung, Chronologie und zur Geochemie der Lagerstätte Bayan Obo durchgeführt. Bis heute jedoch wird die Genese des riesigen Erzkörpers, inkl. seiner potentiellen Ressourcen im Hinblick auf die Anreicherungen mit REE debattiert. Die Hauptargumente zielten auf die Genese des erzführenden Dolomit-Marmors. CHAO et al. (1992, 1997) nahmen an, dass der Dolomit-Marmor sedimentär gebildet wurde und die REE-Mineralisation hydrothermal durch Fluide entstand, welche mit Magmatismus und Metamorphose während des Paläozoikums assoziiert sei. WANG et al. (1992, YUAN et al. (1991) und BAI et al. (1996) schlugen vor, dass der Dolomit-Marmor eine vulkano-sedimentäre Formation sei und das die REE-Mineralisation durch Mantel-Fluide entstand. DREW et al. (1990), LeBas et al. (1992, 1997, 2007) , YANG et al., (2003) und YANG et al., und Le Bas (2004) argumentieren, dass der Dolomit-Marmor eine Carbonatit-Intrusion sei und dass die REE-Mineralisation durch mesoproterozoische carbonatitisches Magma entstand. Den aktuellen Studien zufolge wird das Modell des Carbonatit-Magmas bevorzugt.

Die Carbonatit-Dykes in der Bayan Obo-Region können, basierend auf ihrer mineralogischen Zusammensetzung, in drei Typen unterteilt werden: Dolomit-, Calcit- und Calcit-Dolomit-Typus. Die scharfen intrusiven Kontakte zeigen, dass die Bildung der Calcit-Carbonatit-Dykes nach der Bildung der Dolomit-Carbonatite stattfand. Die geochemischen Daten zeigen, dass die Sr- und LREE-Gehalte vom Dolomit über den Calcit-Dolomit hin zum Calcit-Carbonatit zunehmen, weclhes das Resultat der Kristallfraktionierung des Carbonatit-Magmas ist und weclhes für die riesige REE-Akkumulation in Bayan Obo verantwortlich ist.

Die REE-Erze bestehen hauptsächlich (zu 80 %) aus Bastnäsit-(Ce) und Monazit-(Ce) mit einem REE-Gehalt zwischen 1 und 6.2 %. Da der Thorium-Gehalt im Monazit aus dieser Quelle nur 0.26 % beträgt, während der REO-und Phosphat-Gehalt mehr als 98 % beträgt, handelt es sich um eine begehrte Sorte für die Herstellung von Seltenerdmetallen. Auch der Bastnäsit hat einen Thorium-Gehalt von nur 0.02 bis 0.28 %. Die Lagerstätte enthält auch Fluorit, welcher als Begleiter sämtlicher Erze auftritt; die Reserven werden auf 130 mio to geschätzt. Damit ist Bayan Obo nicht nur die weltgrößte REE-, sondern auch die weltgrößte Fluorit-Lagerstätte. In 2005 kamen 45% der Weltproduktionan von REE-Metallen aus Bayan Obo; die gesamt geförderte Erzmenge entsprach ca. 77% der weltweiten Nachfrage.

(1) Hierbei sind weder die neuen superpotentiellen Vorkommen im Pazifik noch die riesigen unausgebeuteten Lagerstätten in Kvanefjeld in Grönland, in Canada, Australien und Vietnam berücksichtigt.

Charakteristische Erze in Bayan Obo

Huanghoit-(Ce)-Erz
Huanghoit-(Ce)-Erz

Bayan Obo, Baotou, Innere Mongolei, China

Pavel M. Kartashov
Huanghoit-(Ce) - Synchisit-(Ce)-Erz
Huanghoit-(Ce) - Synchisit-(Ce)-Erz

Braunes feinkörniges Huanghoit-Synchisit-Baryt-Erz, welche Cebait ersetzen, in einem Fluorit-Ägirin-Metasomatit; Bayan Obo, Baotou, Innere Mongolei, China

Pavel M. Kartashov
Huanghoit-(Ce) - Fluorit-Erz
Huanghoit-(Ce) - Fluorit-Erz

Huanghoit-(Ce) - Fluorit - Ägirin - Erz; Bayan Obo, Baotou, Innere Mongolei, China

Maggie Wilson
Huanghoit-(Ce)
Huanghoit-(Ce)

Bayan Obo, Baotou, Innere Mongolei, China;
Größe: 3x3 cm

Rob Lavinsky
Cebait-(Ce)
Cebait-(Ce)

Bayan Obo, Baotou, Innere Mongolei, China;
Größe: 2 mm

Pavel M. Kartashov
Röntgenit-(Ce)
Röntgenit-(Ce)

Massiv braun mit Huanghoit-(Ce) in Ägirin-Metasomatit; Bayan Obo, Baotou, Innere Mongolei, China

Pavel M. Kartashov

Niob-Lagerstätte Miaoya in Hubei, China

Landschaft um Miaoya
Landschaft um Miaoya

Landschaft um Miaoya, Provinz Hubei; hier der Berg Wudangshan.

Taniquetil

Die carbonatitische Nb-REE-Lagerstätte Miaoya liegt nahe der Stadt Desheng im Landkreis Zhushan. Präfektur Shiyan in der Provinz Hubei. Es ist nach den beiden gigantischen Vorkommen Salobo in Amazonien sowie Araxá in Minas Gerais (abgebaut durch CBMM (Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração), beide in Brasilien, die drittgrößte Niob-Lagerstätte der Welt. Das Vorkommen von Miaoya wurde 1962 entdeckt und 1971 und 1980 exploriert; es wurde jedoch bisher nicht abgebaut Die Gesamtreserven liegen bei ca. 71,5 mio to (0,7% Nb2O5 und 3,69% REO).

Geologie und Lagerstätten


Die Lagerstätte ist Teil eines 2950 m langen und 820 m breiten linsenförmigen Syenit-Carbonatitkomplexes, welcher im späten Paläozoikum (vor 265 mya) ein metamorphes Terrain aus Metaspiliten, Keratophyren und entsprechenden Agglomeraten und Tuffen im Süden intrudierte, sowie devonischer carbonatischer Sericitschiefer, eingebettet in dolomitischen Kalkstein und Marmor im Norden. Der Komplex besteht aus unterschiedlichsten Lithologien, inklusive Syenite, Albitite, Syenit- und Albitit-Porphyre, Calcit-Carbonatite, Biotit-Calcit-Carbonatite und Ankerit-Carbonatit. Die wichtigsten Nb-Erze sind Pyrochlor, Betafit, Nb-Aeschynit-(Ln) und Nb-Rutil.

Hinweis: Eine reiche REE-Lagerstätte wurde unterhalb des Laoyin-Berges nahe der Stadt Longba im Landkreis Zhuxi in der Stadt Shiyan (Hubei) entdeckt. Insgesamt wurden 12 voneinander unabhängige REE-Lagerstätten im Landkreis Zhushan sowie im Stadtbezirk von Shiyan entdeckt.


Literatur

Phalaborwa

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  • Berger, V.I., Singer, D.A., and Orris, G.J. (2009): Carbonatites of the World. Explored Deposits of Nb and REE - Database and Grade and Tonnage Models. USGS Open-File Report 09-1139.
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Kovdor

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